DE3500500C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stellventilantriebseinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Es sind Stellventile bekannt, die im allgemeinen in zwei Varianten ausgeführt werden.

• a) Als "normalerweise geschlossene" Stellventile, bei denen die Ruhestellung dadurch festgelegt ist, daß der Steuerkolben unter dem Einfluß seiner Rückstell­ federeinrichtung den Ventilkörper gegen seinen Ventilsitz gedrückt hält und das Steuerventil nur bei anliegendem Steuerdruck geöffnet werden kann, und
• b) als "normalerweise geöffnete" Steuerventile, bei denen die Ruhestellung dadurch definiert ist, daß der Steuerkolben dem Einfluß seiner Rückstellfedereinrichtung ausgesetzt den Ventilkörper von seinem Sitz abgehoben hält, und das Stellventil nur beim Anliegen von Steuerdruck geschlossen werden kann.

Bei erhöhtem Steuerdruck ist es erforderlich, ein Ventil mit einer Rückstellfedereinrichtung mit Federn großer Federkonstante zu verwenden, wozu außerdem der Kopfteil entsprechend groß dimensioniert werden muß. Derartige für einen hohen Steuerdruck geeignete Stellventile sind in der Bedienung gefährlich, insbesondere wenn eine Demontage zu Wartungszwecken erforderlich wird, und zwar wegen der enorm großen Energie, die in der Rückstellfedereinrichtung gespeichert ist.

Der Benutzer ist gezwungen, für die verschiedenen Anwendungsfälle eine beträchtliche Anzahl von Stellventilen auf Lager zu halten, nämlich normalerweise geöffnete sowie normalerweise geschlossene Stellventile, Stellventile, die für niederen Steuerdruck geeignet sind, sowie falsche für erhöhten oder gar sehr hohen Steuerdruck usw.

Aus der US 31 22 065 ist ein Stellventilantrieb mit Steuerkolben bekannt, der in einer Richtung druckmittelbetätigt ist und in der anderen Richtung von einer Rückstellfeder belastet ist. Dieser Steuerkolben ist mit einer Ventilstange verbunden und zusammen mit der Rückstellfedereinrichtung umstellbar. Steuerkolben und Rückstellfedereinrichtung sind gemeinsam in einem Kopfteil angeordnet, welches auf einem Ventilgehäuse aufgesetzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Stellventilantriebseinrichtung zu schaffen, die für die normalerweise geschlossene und für die normalerweise geöffnete Betriebsart sowie für normalen, erhöhten und sehr hohen Steuerdruck geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Es wird erreicht, daß auf der Basis eines einzigen Kopfteiltyps Stellventile realisiert werden können, mit denen unter hohem Druck stehende Fluide gehandhabt werden können. Dies läßt sich durch ein einfaches Übereinanderan­ ordnen und Miteinanderverbinden von identischen Kopfteilen er­ reichen, deren Anzahl derart gewählt ist, daß der anlie­ gende Druck problemlos verarbeitet werden kann.

Darüber hinaus gewährleistet die Umstellbarkeit des Steuer­ kolbens bei einem Steuerdruck, der unterhalb oder oberhalb des Steuerkolbens anliegt, jeweils ein normalerweise geöff­ netes oder normalerweise geschlossenes Stellventil ebenso zu realisieren, wie ein Stellventil mit frei wählbarer Be­ tätigungsart.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, die jeweiligen Steuerkolben bei übereinanderge­ setzten Kopfteilen durch eine Einklinkeinrichtung miteinan­ der zu verbinden, sei es bei zwei oder bei mehreren über­ einandergesetzten bzw. kaskadierten Kopfteilen.

Von Vorteil ist außerdem eine optische Anzeigeeinrichtung zur Überwachung der gewählten Betriebsart, die am Endabschnitt der Kolbenstange angesetzt ist.

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung näher erläutert werden; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den er­ findungsgemäßen Kopfteil eines Stellventils in der Betriebsart "normalerweise geöffnet",

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Kopf­ teil, der für die Betriebsart "normalerweise geschlossen" einge­ stellt ist,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Kopf­ teil eines Stellventils mit frei wählbarer Betätigungsart,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein er­ findungsgemäßes Stellventil, das für einen erhöhten Ventildruck ge­ eignet ist, wobei der Steuerdruck niedrig und die Betriebsart "normaler­ weise geöffnet" gewählt ist und zwei Kopfteile aus Fig. 1 übereinanderge­ schaltet sind,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein er­ findungsgemäßes Stellventil, das für einen erhöhten Ventildruck geeig­ net ist, wobei der Steuerdruck niedrig und die Betriebsart "normalerweise geöffnet" gewählt ist und zwei Kopf­ teile entsprechend Fig. 2 übereinan­ dergeschaltet sind, und

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein er­ findungsgemäßes Stellventil, das für einen erhöhten Ventildruck geeignet ist, wobei der Steuerdruck niedrig bei frei wählbarer Betätigungsart des Stellventils gewählt ist und zwei Kopfteile entsprechend Fig. 3 über­ einandergeschaltet sind.

In den Fig. 1 bis 6 ist lediglich der Kopfteil des Stell­ ventils dargestellt. Das Ventilgehäuse, auf welchem der Steuerteil aufgesetzt ist, kann von herkömmlicher Art sein.

Der in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Kopfteil des Steuer­ ventils umfaßt einen Zylinderteil 10, in dem ein Steuer­ kolben 12 zusammen mit seiner Rückstellfedereinrichtung 14 angeordnet ist. In den Wänden des Kopfteils 10 sind Kanäle 16, 18 für den Durchlaß von Steuerfluid oder Luft vorge­ sehen. Der Kanal 18 mündet in den oberhalb des Kolbens 12 an­ geordneten Raum 22. Der Kopfteil 10 ist in seinem oberen Abschnitt mit einem Deckel 24 versehen, und mit seinem unteren Teil auf einer Grundplatte 26 aufgesetzt, wobei die in den Zeichnungen dargestellten Verbindungen, welche die Dichtheit gewährleisten, in bekannter Weise ausgeführt sein können. Die Grundplatte 26 ist mit Öffnungen 28, 30 ver­ sehen, die jeweils mit den Kanälen 18 und 16 zusammenwirken. Diese Grundplatte 26 umfaßt außerdem die Befestigungsein­ richtung 32 zur Befestigung des Kopfteils 10 auf dem Stell­ ventil und wird darüber hinaus von der Stange 34 des Steuer­ kolbens durchquert. Der fluiddichte Deckel 24 wird von einer optischen Anzeigeeinrichtung 36 durchquert, die es erlaubt, den Betriebszustand des Stellventils zu kontrollieren. Diese optische Anzeigeeinrichtung 36 ist in Form einer Stange realisiert, die in einen Bajonettring 38 eingeklinkt ist, der auf dem Steuerkolben 12 angebracht ist.

Anhand der Fig. 1 bis 3 sollen im nachfolgenden die ver­ schiedenen Betriebsarten beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt die Betriebsart "normalerweise geöffnet". In dieser Betriebsart nimmt der Steuerkolben 12 eine obere Stellung ein, in welcher er durch Rückstellfedern 14 gehalten ist. Das Steuerfluid wird durch die Öffnung 28 in der Grund­ platte 26 zugeführt und dringt über die Leitung 18 in die Kammer 22 ein. Der Steuerkolben 12 wird von dem in der Kam­ mer 22 herrschenden Druck gegen die Wirkung der Federn 14 nach unten gestoßen, so daß der Ventilkörper unter gleich­ zeitigem Schließen des Ventils in seinen Ventilsitz überführt wird. Sobald die Zufuhr des Steuerfluids beendet wird, läßt der Druck in der Kammer 22 nach und die Federn 14 führen den Steuerkolben 12 in die obere Position unter gleichzeitigem Öffnen des Stellventils zurück. In dieser Betriebsstellung kann die in der Kammer 20 enthaltene Luft entweichen. Die optische Anzeigeeinrichtung 36 erlaubt es, die Funktion des Ventils zu überwachen.

In der Fig. 2 ist die Betriebsart "normalerweise geschlos­ sen" dargestellt. In dieser Betriebsart ist der Steuerkolben 12 durch Einwirkung seiner Rückstellfedern 14 in der unteren Stellung gehalten. Sofern kein Steuerdruck anliegt, wird der Ventilkörper in seinem Sitz gehalten. Die optische Anzeigeeinrichtung 36 dient hier als Zwischenstück für die Montage der Kolbenstange 34 an der nicht dargestellten Ven­ tilkörperstange. Der obere Endabschnitt 35 der Kolben­ stange 34 dient als optische Anzeige für den Betriebszu­ stand des Stellventils.

Das Steuerfluid wird über die Öffnung 30 zugeführt und dringt in die Kammer 20 unterhalb des Kolbens 12 ein. Der Steuerkolben 12 wird gegen die Rückstellfeder 14 nach oben gedrückt, wodurch die Öffnung des Ventils bewirkt wird, und die in der Kammer 22 oberhalb des Steuerkolbens enthaltene Luft entweicht aus dem Kopfteil über die Leitung 18 und die Öffnung 28. In demselben Maße wie der Steuerdruck in der Kam­ mer 20 nachläßt, nimmt die Wirkung der Rückstellfedern 14 zu und führt den Steuerkolben 12 unter Schließung des Ventil­ körpers in die untere Stellung.

In Fig. 3 ist ein Kopfteil 10 mit frei wählbarer Betätigungs­ art für das Stellventil dargestellt. In dieser Betriebsart ist die Anordnung des Steuerkolbens dieselbe wie in Fig. 2, aber das Steuerfluid kann über die Öffnung 30 in die Kammer 20 und über die Öffnung 28 und die Leitung 18 in die Kammer 22 eingeführt werden, wobei die Luft jeweils über die gerade nicht mit Steuerfluid versorgte Öffnung 28 oder 30 entwei­ chen kann.

In den Fig. 4 bis 6 ist jeweils ein Stellventil darge­ stellt, bei dem die Kopfteile 10 aus den Fig. 1 bis 3 zur Verarbeitung eines erhöhten Steuerdrucks in einfacher Weise übereinandergesetzt und miteinander verbunden sind. Die Anzahl der Kopfteile hängt dabei von dem verwendeten Steuerdruck ab.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Stellventil sind zwei identi­ sche Kopfteile 10 und 10′ beispielsweise über ihre Flansche 40 und 40′ miteinander fest verbunden, während ihre jewei­ ligen Steuerkolben 12 und 12′ mit Hilfe eines Einklinkkragens 42 verbunden sind. Durch diese Anordnung wird der nichtdarge­ stellte Ventilkörper, dessen Stange in Verlängerung der Stangen 34, 34′ angeordnet ist, durch die aneinandergekoppelten Kolben 12 und 12′ sowie durch die zusammengepaarten Federn 14 und 14′ betätigt, so daß ein Betrieb bei erhöhtem Steuerdruck sichergestellt ist.

Die Leitungen 18, 18′ und 16, 16′ kommunizieren untereinander und münden jeweils über die Öffnungen 28 und 30 in der Grund­ platte 26, auf welcher der Kopfteil montiert ist.

Im nachfolgenden sollen die verschiedenen Betriebsarten eines zweiköpfigen Stellventils anhand der Fig. 4 bis 6 darge­ stellt werden.

In der Fig. 4 ist die Betriebsart "normalerweise geöffnet" eines zweiköpfigen Stellventils dargestellt. In dieser Be­ triebsart nehmen die beiden über den Kragen 42 aneinander­ gekoppelten Steuerkolben 12 und 12′ jeweils die obere Position in ihrem Kopfteil 10 und 10′ ein und der in der Figur nicht dargestellte Ventilkörper ist unter Abwesenheit von Steuerfluid geöffnet. Sobald über die Öffnung 28 Steuer­ fluid zugeführt wird, dringt dieses über die Leitungen 18 und 18′ zu den Kammern 22 und 22′ vor. Unter der Einwirkung des Druckes, der auf die obere Oberfläche der Kolben 12 und 12′ einwirkt, werden diese gegen die Rückstellkraft der Federn 14 und 14′ nach unten gestoßen und der Ventilkörper gelangt in Anlage in seinen Sitz. Im Laufe dieser Kolben­ verstellbewegung entweicht die in den Kammern 20 und 20′ enthaltene Luft über die Leitungen 16 und 16′ und die Öffnung 30 ins Freie. Sobald die Zuführung des Steuer­ fluids eingestellt wird, stellen die Federn 14 und 14′ die Kolben in die obere Position unter Öffnung des Stellventils zurück. Die auf der Stange 34′ durch den Kragen 42′ auf­ gesetzte optische Anzeigeeinrichtung 44 erlaubt es, den Betriebszustand des Stellventils zu überwachen.

In der Fig. 5 ist die Betriebsart "normalerweise geschlossen" eines doppelköpfigen Stellventils dargestellt. In dieser Betriebsart nehmen die beiden über den Kragen 42 miteinander verbundenen Steuerkolben 12 und 12′ durch die Wirkung der Rückstellfedern 14 und 14′ eine untere Stellung in den jeweiligen Kopf­ teilen 10 und 10′ ein und der Ventilkörper wird in Abwesen­ heit von Steuerdruck in der geschlossenen Stellung gehalten.

Sobald das Steuerfluid durch die Öffnung 30 und die Zulei­ tungen 16 und 16′ in die Kammern 20 und 20′ eingeleitet wird, werden die Kolben 12 und 12′ gegen die rückstellende Wirkung der Federn 14 und 14′ derart verdrängt, daß der Ventilkörper ein Öffnen des Stellventils bewirkt und die Luft durch die Leitungen 18, 18′ und die Öffnung 28 ent­ weicht. Der obere Endabschnitt 35′ der Stange des Kolbens 12′ dient als optische Anzeige zur Überwachung des Betriebs­ zustandes des Stellventils. Sobald der Steuerdruck abge­ stellt wird, führen die Rückstellfeder 14 und 14′ die Steuerkolben 12 und 12′ in die in der Fig. 5 dargestellte Position unter Schließung des Ventilkörpers zurück.

In der Fig. 6 ist ein Stellventil mit zwei Kopfteilen und frei wählbarer Betätigungsart dargestellt. Entsprechend dieser Betätigungsart ist die Stellung der aneinanderge­ koppelten Kolben 12 und 12′ dieselbe wie in der Fig. 5, das Steuerfluid kann hingegen sowohl über die Kammer 20 und 20′ unterhalb der Kolben wie auch in die Kammern 22 und 22′ über den Steuerkolben unter Verwendung der Öffnungen 28 bzw. 30 zugeführt werden, wobei das Steuerfluid über die nicht für die Zuführung von Steuerdruck verwendeten Öffnungen 28 oder 30 entweicht.

Durch die dargestellten Ausführungsbeispiele wird deutlich, daß durch eine einfache Kopplung von Kopfteilen ein ver­ stärkter Steuerdruck bzw. ein verstärkter Ventildruck verar­ beitet werden kann, wobei die Anzahl der miteinander ver­ bundenen bzw. kaskadierten Kopfteile von der Höhe des Steuerdrucks abhängt.

Claims (5)

1. Stellventilantriebseinrichtung mit einem in einer Richtung druckmittelbetätigten und in der anderen Richtung von einer Rückstellfedereinrichtung belasteten Steuerkolben, der zusammen mit der Rückstellfedereinrichtung umstellbar ist und der mit einer Ventilstange verbunden und zusammen mit der Rückstellfedereinrichtung in einem Kopfteil angeordnet ist, das auf ein Ventilgehäuse aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kopfteil (10) vorgesehen ist, das aus einem zylindrischen Gehäuse besteht, dessen Wände mit Kanälen (16, 18) zum Durchlaß von Steuerfluid versehen sind, daß das zylindrische Gehäuse oben durch einen fluiddichten Deckel (24) verschließbar ist, daß eine Grundplatte (26) vorgesehen ist, auf welcher das Kopfteil (10) aufgesetzt ist und in welcher Öffnungen (28, 30) für das Steuerfluid vorgesehen sind, die derart an die Kanäle (16, 18) angeschlossen sind, daß der dem Kopfteil (10) zugeführte Steuerdruck entweder auf der Ober- oder der Unterseite des Steuerkolbens (12) angreift, und daß einerseits am Steuerkolben (12) und andererseits am Endabschnitt einer Steuerkolbenstange (34) eine Einhängeeinrichtung zur Kopplung mehrerer identisch ausgeführter Kopfteile (10, 10′) durch Übereinandersetzen derselben vorgesehen ist.

2. Stellventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Anzeigeeinrichtung (35, 36, 35′, 44) zur Überwachung der Betriebsart des Stellventils vorgesehen ist.

3. Stellventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Anzeigeeinrichtung (36, 44) von einer Stange gebildet ist, die durch Einklinkung am Endabschnitt der Steuerkolbenstange (34) aufgesetzt ist und aus dem Deckel (24) herausragt.

4. Stellventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Anzeigeeinrichtung (35, 35′) vom Endabschnitt der Steuerkolbenstange (34) gebildet ist, und aus dem Deckel (24) des Kopfteiles (10) herausragt.

5. Stellventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere identisch ausgeführte Kopfteile (10, 10′) unter Verbindung der dem jeweiligen Steuerdruck sowie dem Druck im Ventilgehäuse ausgesetzten Steuerkolben (12, 12′) mittels Einklinkungseinrichtungen übereinandergeschaltet bzw. kaskadiert sind, und daß dieses Stellventil mit kaskadierten Kopfteilen in den Betriebsarten "normalerweise offen", "normalerweise geschlossen" sowie "frei wählbar" betreibbar ist, bei denen der Steuerdruck jeweils an der Unter- und/oder Oberseite der Steuerkolben angreift.